行业简报 | 上海卫星导航产业信息简报 2021 年第 6 期 / 总第 154 期

多传感器融合实现室内外无缝导航测试报告出炉

曹  冲

多年来，乃至今后若干年中，室内外无缝导航一直是业界和广大用户期盼的大事。从卫星导航问世以来，定位精度不断提高，可用性可靠性逐步提升，时空信息服务需求明显增长，GNSS 多星座多频率工作，及其兼容互操作的实施，让北斗与 GNSS 的应用和服务产业进入了一个崭新的发展阶段，如何将定位导航授时从室外进入室内，实现室内外无缝服务，成为一个不可回避的重大事项，因此室内定位在近十年中成为一个重大课题被人们广泛研究，其应用服务及其产业发展已经到了呼之欲出的境地。 

 图 1：无人机是多传感器应用的一种典型范例

近两三年来，美国运输部在大力推进多传感器产品与服务的发展进程，有十一家公司被选中，并且开展实用化测试，最终提交了测试研究报告。运输部（DOT）于今年 1 月中旬向国会提交了其“国家授时弹性和安全法：实施路线图”报告。在竞争性的应用流程中，对 11 种候选技术的演示和审查以支持 GPS功能之后，DOT 得出结论：“没有一个系统可以普遍备份 GPS 及其增强功能所提供的定位和导航功能。”但是，“所有供应商都展示了 PNT 的某些价值表现，但是只有一个供应商 NextNav 在所有适用的用例场景中都得到了展示。”尽管如此，这份长达 457 页的报告要求将多种技术组合或组合在一起，以最好地解决 GPS 易受干扰、欺骗和其他干扰的漏洞。“关键基础设施的定位和导航要求千差万别，因此需要功能、应用和最终用户特定的定位和导航解决方案。这就需要各种各样的定位和导航技术。”“技术路线图应该涉及多种多样的 PNT 技术。”预计这个新的领域将包含 L 波段的 LEO 空间信号，低频（LF）波段的地面广播，以增强 NextNav 的超高频（UHF）服务，以及光纤骨干网，让精确同步的时间馈送到地面发射机。交通运输部的报告呼吁政府增加对备份 PNT 解决方案的投资，以解决 GPS 脆弱性漏洞，并保护公共部门（如电信、运输、电网和金融部门）的关键基础设施。美国国家科学技术研究院（National Institute of Science and Technology）较早的一份报告估计，全天 24 小时的 GPS 中断可能会对美国每天的经济活动造成超过 10 亿美元的影响，这引发了国会授权的DOT 研究。TerraNav 是 NextNav 在 UHF 频率上广播的都会信标系统，它是3GPP 兼容的地面解决方案，可在室外、城市和室内环境中提供 3D PNT 解决方案。TerraPoint 的信标信号强度是 GPS 的 100,000 倍以上，并且能够独立于GPS 运行。使用部署在全国许可频谱上的发射机和地面站的地面网络，NextNav解决方案是精准、弹性且安全的。

NextNav 首席执行官 Ganesh Pattabiraman 表示：“DOT 报告强调了一个事实，即可行的、面向市场的 PNT 解决方案可以提高定位和授时服务的弹性和安全性。”这些解决方案将在满足保护我们关键基础设施迫切需求方面发挥至关重要的作用，而且还将支持自动驾驶汽车和 5G 电信系统等现代化应用。我们很高兴 DOT 报告既验证了 TerraPoiNT 技术，也认可了 NextNav 对 PNT 未来的愿景。报告中测试和审查的其它技术包括：Echo Ridge LLC 和 Satelles  公司分别使用 S 和 L 波段的基于卫星的 PNT 技术；OPNT B.V.和 Seven Solutions S.L.使用“白兔精准时间协议”技术的光纤时间传输；TRX Systems 公司具有惯性测量单元和局部地图匹配的航位推算技术，再加上超宽带信标；Hellen Systems LLC 和 UrsaNav 使用 LF 传输的 eLoran；Serco  公司使用的是中频 R模式；Skyhook 利用现有的 Wi-Fi 接入点。PhasorLab  公司和 Skyhook Wireless公司都使用 Wi-Fi 频率；Phasorlab 使用专用的发射机网络，Skyhook Wireless公司集成现有的 WiFi 接入点。

欣欣向荣的 GNSS 高精度位置服务

张  博

【作者简介】

张博，现任高精度定位服务提供商北京六分科技有限公司（孵化于四维图新）网络建设发展部部门经理兼售前总监，从事高精度 GNSS 技术服务相关工作20 余年，精通 CORS 系统建设应用。从业期间，作为主要技术人员，参与或主导了国内外数十个 CORS系统的建设、运行、服务和应用，包括“927 国家海岛礁项目”、“汶川 5.12 灾后重建应急 CORS 系统”、“中国大陆构造环境监测网络”，以及北京、上海、深圳、重庆、苏州等城市的 CORS 系统建设等；在担任产品经理期间，负责了国内首个 22nm 高精度 GNSS 芯片的定义工作，对GNSS 高精度定位在智能驾驶、精准农业、形变监测、测量测绘等行业的集成应用有深入了解和丰富经验。

随着 2020 年我国北斗三号卫星导航定位系统的全面建成与全球可用，北斗卫星应用和高精度卫星定位迅速走进大众视野，亚米级和厘米级的实时定位应用，已经不局限于测量测绘领域，在智能驾驶、驾考驾培、精准农业、无人机应用、智慧港口、智慧城市、智慧矿山、共享单车等行业中得到越来越广泛的应用。物联网、智能手机、户外机器人等领域也把高精度卫星定位作为未来大规模应用中必备的技术手段。“北斗+”和“+北斗”各种应用的进一步发展，直接助推我国卫星导航定位与位置服务产业进入快速发展的新阶段。

表 1：2016 年-2019 年产业链各环节产值占比

根据 2019 年发布的《GSA GNSS Market Report》显示，从 2019 年到 2029年，全球增强服务的收入将从 230 亿欧元上升到近 650 亿欧元。同时，《2020中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》中的数据也显示，从 2016 年到 2019年，我国卫星产业中，运营服务的占比在逐渐扩大。 

图 2：2019 年我国卫星导航与位置服务产业链值比例

上文所提到的增强服务（Augmentation Service），也就是 GNSS 卫星高精度位置服务，分为星基增强服务和地基增强服务两大类。这两种位置服务，都需要在地面建设一定数量的 CORS 站点，建立地面解算与服务中心。CORS 站点实时接收卫星数据并发送给解算中心，解算中心进行实时解算并生成实时卫星改正数据，服务中心则进行用户授权的验证，向用户提供实时的定位改正数据服务。

星基增强服务，通过通讯卫星实时播发定位改正数据。在国外，这种方式已经得到了长期应用，包括使用 VBS 和 PPP 技术的 OmniStar，使用 PPP 技术的有 Hexagon 旗下的 VeriPos、John Deere 旗下的 StarFire、HemiSphere 旗下的Atlas、Trimble 旗下的 RTX 和 RTX Fast 等。星基增强服务的优势在于，使用通讯卫星播发观测数据，在通讯卫星覆盖范围内，卫星定位终端设备可以在地球表面（如海洋、沙漠、农田、城市等）进行高精度实时定位。但是，星基增强服务，并没有统一的技术标准和数据格式；定位精度及其性能指标，严重依赖于服务商提供改正数据和终端算法的质量，且改正数据与终端定位算法的数据格式、相关数学模型是一一对应的，用户只能选择一家供应商，替换难度较大，且服务费用较高。

地基增强服务，即使用地面通讯系统播发定位改正数据，目前使用的主要是电信运营商的 3G/4G/5G 网络。使用 VRS 技术的 CORS 系统，是目前最为成熟、可靠，且在全球得到了大量的商业应用的地基增强服务系统。可提供洲际级服务的有 Leica 的 SmartNet、Trimble 的 RTX、Toncon 的 TopNet，以及欧洲各国的国家级、城市级，美国州级、城市级的 CORS 商业服务系统，以及国内各行业的 CORS 服务系统和全国范围的商业 CORS 服务系统。地基增强服务的优势在于定位改正数据格式有全球统一标准（如 RTCM v3.2），方便用户自由选择不同厂家的终端，或不同的服务供应商，定位精度和服务性能均有业界公认的标准。其不足之处在于改正数据的传输，重度依赖于移动通讯，在没有移动通讯网络覆盖的区域，如海洋、沙漠、无人区等地区，无法提供服务。

我国的 GNSS 高精度位置服务，当前主要为地基增强服务，即通过成熟的CORS 服务系统，为广大用户提供高精度 RTK 定位服务。从 1999 年深圳市开始建设城市级 CORS 系统开始，到目前为止我国已经有了多个省、市级测量测绘行业的 CORS 服务系统。随着北斗应用的进一步深入，更多的行业 CORS 系统也开始建设与服务，例如铁总建设的铁路行业 CORS 服务系统，国家电网和南方电网分别建设的电力行业 CORS 服务系统，以及燃气行业 CORS 服务系统等。此外，智能驾驶、无人机、精准农业、智能机器人、测量测绘等行业用户的需求，也催生出覆盖全国、面向所有行业提供服务的商业 CORS  服务系统，为不断增加的高精度卫星定位应用和日益增长的商业用户，提供可靠的高精度 GNSS 位置服务。

相对于地基增强系统而言，我国的星基增强服务，起步较晚。不过经过数年的研发，随着 2020 年我国北斗三号的正式开通，现已可以通过 B2b 频点开始播发覆盖全国的免费 PPP-AR 改正服务。一些商业卫星公司，也计划通过小卫星服务、租用卫星等方式，提供商业级的星基增强服务。随着自动驾驶、精准农业、机械控制等新兴产业的蓬勃发展，星基增强服务将拓展更多市场空间。新的商业应用，对高精度卫星定位的可靠性、可用性提出了更高的要求，这就推进了星基增强服务与地基增强服务的融合，以满足更多行业对高精度定位多样的需求。

六分科技于 2020 年 7 月正式提供面向各行各业的高精度位置服务。拥有遍布全国的 2200 多个 CORS 站点，自研的 VRS 算法，及基于腾讯云的解算中心和服务中心，六分科技既可以提供 2 星 4 频、3 星 6 频、4 星 8 频、4 星 11频、5 星 14 频点，7*24 小时全天候、实时厘米级和亚米级的高精度定位服务，也可以提供定制化服务与面向用户需求的终端定位引擎。随着公司业务的持续增长，六分科技也在积极布局 PPP-RTK 技术的研发以便提供更加多样化的位置服务，助推北斗高精度卫星定位在各个行业的发展应用。

杨长风总设计师受邀参加中阿合作论坛第九届企业家大会

2021 年 4 月 6 日，中阿合作论坛第九届企业家大会暨第七届投资研讨会在北京以线上+线下形式召开，本次会议以“携手推进面向未来的中阿经贸合作”为主题。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风受邀出席并进行主题发言。

在主题研讨“共兴数字经济、实现共同发展”环节，杨长风总设计师进行北斗系统主题发言，介绍了北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，系统运行、应用推广、国际合作等方面最新进展，表示我们愿与阿拉伯国家在高新技术领域共享技术成果，大力推动北斗与数字经济、共享经济深度融合，赋能各行各业提质升级，服务阿拉伯国家建设发展。邀请与会嘉宾参加将于今年第三季度举办的第三届中阿北斗合作论坛，共商合作，共谋发展。

中阿企业家大会是中阿合作论坛框架下的重要机制性活动，每两年在中国和阿拉伯国家轮流举办，致力于推动双边经贸关系发展，是中阿双方政府和工商界共同组织的层次最高的经贸活动，中阿双方领导人多次出席大会，双方企业合作意愿强烈，务实成果丰硕。

中国首批手机北斗检测认证发布会在京召开

3 月 31 日，手机北斗检测认证体系建立暨首批认证结果发布会在北京顺利举行，发布会主题是“北斗引领时代，应用服务未来”。这次发布会的成功举办，是检测认证服务在中国北斗规模化应用的一个重要里程碑，标志着我国手机北斗检测认证体系的建立。手机北斗检测认证是信息通信产品北斗检测认证的一部分，也是北斗在信息通信产业规模发展的关键基础支撑。在此次大会上，发布了首批通过手机北斗检测认证的型号并颁发认证证书，其中 OPPO、vivo、小米和苹果四家手机厂商共七个产品型号获得认证，这也标志着我国手机北斗检测认证进入规模化推广阶段。

“5G+北斗”助力重庆解放碑地下环道实现精准导航

近日，“5G+北斗”精准导航系统正式在重庆市渝中区解放碑地下环道上线，为地下环道提供全天候、亚米级的高精度定位服务，解决了驾驶员行驶连接地下车库和桥隧的地下环道内时，难以接收导航信号的难题。目前，解放碑地下环道一期工程连接的 9 个地下停车库已开通“5G+北斗”精准导航系统。未来，该地下环道将连接 26 个车库、7 个出入口、2.1 万个车位。

Oneweb 卫星仍计划提供导航服务

一网(Oneweb)新任首席执行官尼尔·马斯特森称，该公司仍在寻求让其宽带星座具备某种导航能力，尽管可能要等到第二代系统才能推出全面服务。

4 月 7 日在 2021 年卫星大会低轨数字论坛的一场会议上，尼尔·马斯特森表示，公司打算今年晚些时候同英国几家机构一起验证一项导航服务。他未说出那几家机构的名字。在业内很多人心目中，英国政府之所以决定同巴帝联手收购一网，与其渴望拥有自己的卫星导航系统是分不开的。脱欧后，英国政府已不能使用“伽利略”系统的军用级加密服务。英国政府曾论证建设一个独立的卫星导航系统，但后来放弃了那种打算。

由一网提供导航服务将会面临很多难题，其中一点是该系统并未采用为GPS 和“伽利略”等卫星导航服务预留的频率。

u-blox 取得合资公司 Sapcorda 的完全所有权

近日，u-blox 宣布，已取得 Sapcorda Services 公司的完全所有权。该公司是由 u-blox、博世（Bosch）、Geo++和三菱电机于 2017 年共组的合资公司。

Sapcorda 是为高精度 GNSS 大众市场提供先进 GNSS 增强服务的领先供应商，旨在为工业、汽车和消费性应用提供可扩展、平价和高质量的 GNSS 定位解决方案。相关的工业应用包括无人机（UAV）和无人地面载具（UGV）这类的自动驾驶机具、机器自动化、测量、监控以及其它的先进导航应用。在汽车领域，其应用包括自动驾驶和先进驾驶员辅助系统（ADAS）、车道级的精准导航、车载资通讯系统以及 V2X 通讯。

借由收购 Sapcorda，u-blox 可扩展其定位服务组合，并与现有的数据服务互补。拥有 Sapcorda 的完全所有权能让 u-blox 更有效率地服务客户，简化部分流程，包括缩短服务的建置时间以及简化客户的整合流程。现有的 Sapcorda客户也将获益于与 u-blox 建立的持续关系。此外，u-blox 期望利用公司在销售和营销、研发和技术方面的资源来加速 GNSS 增强服务的持续发展。

英国多家公司联合开发微型光学原子钟

开尔文纳米技术公司近日联合 Wideblue 公司、斯特拉斯克莱德大学和伯明翰大学开展由产业战略挑战基金（ISCF）资助的“英国研究与创新（UKRI）”项目，共同研发光学原子钟微型化创新技术，旨在促进最先进原子钟小型化发展，以提高 GNSS 的位置精度，解决学术界研发的其他量子技术扩展性问题。Wideblue 公司将开发能将激光束打到“光栅磁光阱”（gMOT）芯片上的光学系统，衍射光栅将入射光束分束，并衍射形成三对衍射光束，即可获得四束磁光阱。

该系统原型样机将由伯明翰大学进行测试，芯片设计由斯特拉斯克莱德大学负责，芯片生产由开尔文纳米技术公司负责。原子跃迁越窄，原子钟就越精确。这个原子钟利用了锶原子的超窄跃迁，其性能优于铷原子好几个数量级，可有效提高弹性定位导航和授时（PNT）能力，为金融、配电系统和通信等提供服务。

智能测绘装备技术研讨会在上海拉开帷幕

4 月 8 日，智能测绘装备技术研讨会暨 2021 年华测导航全国巡展在上海拉开帷幕。近 300 位行业领导、高校专家、知名企业家、行业技术精英受邀参会，共同关注智能测绘装备技术的发展现状，见证新品发布，展望未来前景。研讨会由上海市测绘地理信息产业协会、上海市测绘地理信息学会、上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟、长三角地理信息创新联盟联合主办，上海华测导航技术股份有限公司承办。直至 4 月 30 日，智能测绘装备技术研讨会将继续走进全国 22 个省、市、自治区，与数万用户共同探索前沿技术。

中国地理信息产业协会副会长、上海市测绘地理信息产业协会会长陆洁中在会上致辞；华测导航总裁朴东国表示，面对去年的疫情，华测的业绩持续快速增长，在技术研发、产品性能、市场表现、综合服务能力等多个层面表现亮眼，并积极践行了社会责任；上海市测绘院副院长、上海市测绘地理信息学会理事长顾建祥受邀就“新型测绘赋能城市数字化转型”做主旨演讲。顾院长提到，城市数字化转型是新时期立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展规律的创新方式，这项事业需要新型测绘的强力支撑。面向城市数字化转型的需求，构建以基于地理实体的智能化全息测绘为核心的新型测绘体系，是一条必由之路。

千寻位置助力上虞打造“治水大脑”

近日，千寻位置助力浙江绍兴市上虞区打造的“治水大脑”——水环境智慧管理平台正式启用，使当地的水域治理变得更加智慧、高效。

据统计，自动化的水系智慧巡检模式在降低 70%人工投入的同时，还将巡检效率提升了 3-4  倍。而水系智慧巡检，只是上虞“治水大脑”的监管模块之一。“治水大脑”最核心的创新突破，在于它整合了多个涉水部门的信息化系统，打破了此前由于职责分工不同，各个监管部门间长期存在的数据壁垒。“治水大脑”依托汇聚到的所有涉水信息，打造六大监管模块，包括“水域一张图”、“水系智慧巡检”、“农污运维监管”、“工业企业排污监管”、“防洪排涝监管”和“污水零直排区运维”，覆盖了“五水共治”涉及的治污、防洪和排涝三大工作板块。

宁波将建商业航天发射中心，总投资 200 亿元

日前，浙江省政府网站公示《浙江省重大建设项目“十四五”规划(征求意见稿)》，规划提到了宁波国际商业航天发射中心项目。据介绍，该项目位于宁波市象山县，计划总投资 200 亿元。其中，“十四五”期间投资 120 亿元。

据悉，该项目规划面积约 67 平方公里，包括航天发射场 35 平方公里、产业配套区 32 平方公里，建设年发射规模 100 发的商业航天发射基地和千亿元级的商业航天配套产业基地。其中，航天发射场重点建设商业航天发射场，总装测试中心、星箭对接中心、指挥控制中心。产业配套区基础设施重点建设火箭卫星研发制造基地、商业航天配套产业基地，以及卫星数据应用产业基地。

另据宁波保税区管理委员会 4 月初发布的《宁波象保合作区商业火箭总装测试厂房及配套设施工程(监理)预中标公示》，在工程规模上，新建总装测试厂房约 4500 平方米；指挥中心装修面积约 600 平方米；发射工位面积约 3000 平方米。

吉利商业航天总部落户南沙，项目产值规模超过 100 亿元

3 月 30 日，2021 中国广州国际投资年会南沙专场活动上的签约项目协议总投资额达 2648 亿元。其中，吉利科技集团拟在南沙设立其全国唯一航天业务集团总部，与此前落地南沙的中科宇航等企业协同打造中国航天第三极。此次落户南沙的项目公司名为时空探索科技有限公司，管理运营时空道宇、上合航天、星空智联、欧科微等核心企业。据悉，总部项目产值规模超过 100 亿元。

该基地建成后，将为南沙集聚空天飞行器研制、总装总测、宇航动力、卫星研制等高端装备制造资源，牵引测控运维、发射服务、关键部件等上下游企业构建全产业链集群。

3 月 8 日，中科空天飞行科技产业化基地项目已在广州南沙动工。作为集研制、生产、实验、总装及测试于一体的固体火箭生产基地，可实现年产 30 发火箭产品，建成后将成为国内首个全产业链商业航天产业基地。

此外，4 月 6 日上午，吉利卫星互联网项目在青岛上合示范区开工奠基。项目将建设国内首个全球覆盖的低轨卫星星座。

韩华系统 2030 年前将发 2000 颗低轨通信卫星

去年把一家破产相控阵天线制造商纳入其日益扩大的产品阵容的韩国企业集团韩华系统公司计划在 2030 年前建成由 2000 颗卫星组网的一个星座，以向城市送货无人机和客机提供连接服务。为实现这一目标，作为韩华集团的国防和信息通信技术分部，韩华系统将在 2023 年前投入 5000 亿韩元（约合 30亿人民币）研发低轨通信卫星、超薄电扫天线和卫星控制系统。

这一项目是 3 月 29 日对外宣布的。该公司当天在线宣讲了一项规划，要通过发行新股来筹集 1.2 万亿韩元（约合 70 亿人民币）资金，以针对其未来业务开展“抢先投资”。根据其业务发展路线图，韩华将投资 1900 亿韩元“发展通信技术和卫星发射”，投资 1200 亿韩元（约合 7 亿人民币）“收购开展卫星通信服务所需的技术资产”，投资 1100 亿韩元（约合 6.5 亿人民币）“建设制造设施”，并投资 800 亿韩元（约合 4.7 亿人民币）“发展卫星通信技术”。

卫星宽带用户预计 2029 年将超过 1 亿

太空与卫星应用市场研究机构欧洲咨询公司（Euroconsult）近期发布了首份《普及宽带接入》报告。根据这份报告，预计到 2029 年，全球卫星宽带市场将增长两倍，服务收入将达到 127 亿美元。由于全球 46%的人口仍无法联网，卫星宽带仍是向人口稀少地区提供基本服务的关键所在，在这些地区扩展地面网络在经济上并不合算。

欧洲咨询公司研究发现，2020 年已有 4300 万人口通过卫星接入宽带，大约占世界已连接人口的 1％，到 2029 年，这一数字预计将增长到 1.1 亿，其中拉丁美洲将增加大约 2000 万用户，撒哈拉以南非洲地区将增加 1600 万。

低轨星座(如“星链”、亚马逊“柯伊伯”、“一网”和电信卫星“光速”)的涌入，以及数颗超高吞吐量(VHTS)地球同步卫星投入运行所带来的低成本新容量在一定程度上将驱动这一增长。未来几年，该市场将保持活跃，预计到 2029年容量收入将增长两倍以上，达到 48 亿美元。